一種利用復(fù)合微生物群活化海綿鐵系統(tǒng)處理偶氮染料廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于水處理材料與環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用復(fù)合微生物群活化海綿鐵系統(tǒng)處理偶氮染料廢水的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]廢水排放大量毒害性污染物導(dǎo)致的嚴(yán)重污染問題，逐漸成為目前環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。毒害性污染物及新型污染物的累積會(huì)嚴(yán)重干擾以活性污泥為核心的廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至威脅到水環(huán)境安全。如何快速、綠色、穩(wěn)定、低成本地解決廢水毒害性污染問題，成為未來新型水處理技術(shù)發(fā)展的方向。
[0003]海綿鐵為直接還原鐵(含量>90%以上)，其生產(chǎn)過程是采用優(yōu)質(zhì)礦石，在高溫條件下還原礦石而獲得，因?yàn)閮?nèi)部多孔如海綿狀故稱之為海綿鐵。其主要功能可對管道、鍋爐和氧循環(huán)水溶解腐蝕經(jīng)水處理后進(jìn)行除氧，也可替代鐵介質(zhì)充當(dāng)反應(yīng)與脫色處理系統(tǒng)的填料。以海綿鐵為代表的新型零價(jià)鐵材料具有較強(qiáng)的還原性，在自身氧化過程中，可以還原多種污染物質(zhì)；其催化作用可加快毒害性污染物降解的速度，尤其對于染料脫色過程中的偶氮偶氮鍵發(fā)生斷裂；同時(shí)，鐵介質(zhì)在厭氧條件下與水接觸反應(yīng)后可以產(chǎn)生大量Fe2+和電子，能加快污染物氧化的過程；鐵介質(zhì)本身不具有氧化性，但卻可以在有氧條件下與水中的H+和溶解氧發(fā)生反應(yīng)，生成Fe2+和Η 202，并進(jìn)一步反應(yīng)生成氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基(0Η)，從而氧化毒害性污染物。作為Fenton氧化過程的催化劑，改善了廢水的處理效果，有效減輕了后續(xù)生化處理過程的負(fù)擔(dān)，從而提高污染物的可生物降解性。再者，海綿鐵所釋放的產(chǎn)物均能作為微生物生理過程、呼吸過程提供電子。該特性可以從而促進(jìn)微生物的生長與呼吸過程，如促進(jìn)硝基苯的厭氧生物轉(zhuǎn)化并生成苯胺等。綜上所述，鐵介質(zhì)是改善毒害性廢水生物可降解性的有效手段。
[0004]水體脫氮與微量污染物去除主要通過微生物的代謝活動(dòng)完成。傳統(tǒng)微生物染料脫色過程主要利用微生物呼吸將偶氮鍵打開，二價(jià)鐵離子與零價(jià)鐵的催化能力能大大加強(qiáng)偶氮染料與其他污染物的去除。雖然，鐵介質(zhì)對染料廢水脫色的處理已經(jīng)非常成熟有效，但目前仍存在運(yùn)行過程中鐵介質(zhì)鈍化的問題亟待解決。鈍化后的鐵介質(zhì)形成結(jié)塊，二價(jià)鐵離子產(chǎn)生量銳減，零價(jià)鐵表面被鐵銹與結(jié)塊污染物覆蓋，導(dǎo)致催化反應(yīng)速率降低乃至造成反應(yīng)系統(tǒng)的堵塞、短流等問題，嚴(yán)重影響鐵介質(zhì)的應(yīng)用。因此，開發(fā)一種直接適用于海綿鐵處理，既能去除醋氨酚又能同步脫除總氮、氨氮的新型節(jié)能環(huán)保的水處理系統(tǒng)，不僅有利于緩解改善無法截污的城鎮(zhèn)水污染現(xiàn)狀，也有助于提高水環(huán)境的安全，對未來3-5年分散式水處理技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
[0005]目前，減輕鐵介質(zhì)與海綿鐵鈍化的技術(shù)包括:物理法、化學(xué)法與生物法。物理法是指使用包括超聲、摩擦等方式去除鈍化鐵結(jié)構(gòu)的技術(shù)；化學(xué)法是利用酸腐蝕的原理減輕結(jié)垢現(xiàn)象。以上的方法需要消耗能量或容易產(chǎn)生二次污染，更重要的是物理、化學(xué)法需要停止生產(chǎn)與處理工藝才能完成是另一個(gè)不足。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種利用復(fù)合微生物群活化海綿鐵系統(tǒng)處理偶氮染料廢水的方法，該方法能減少能量消耗與不產(chǎn)生二次污染，有效的解決了海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)的鐵介質(zhì)鈍化問題。
[0007]本發(fā)明的利用復(fù)合微生物群活化海綿鐵系統(tǒng)處理偶氮染料廢水的方法，其特征在于，首先從城市污泥中利用海綿鐵誘導(dǎo)富集到以鐵還原為特征功能的解鈍化復(fù)合微生物群，然后將解鈍化復(fù)合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中。
[0008]優(yōu)選，具體包括以下步驟:
[0009]取城市污水廠污泥，經(jīng)隔除和去除雜質(zhì)后，再經(jīng)沉淀、曝氣，去除上污泥清液，如此循環(huán)若干次后，留下的底泥加入到M0培養(yǎng)基中得到混合液A，放入活化反應(yīng)器中進(jìn)行定向培養(yǎng)，活化反應(yīng)器中的底泥和M0培養(yǎng)基的質(zhì)量比為1:2?5 ;
[0010]培養(yǎng)分兩個(gè)階段:
[0011]a、第一階段為序批培養(yǎng)，混合液A在活化反應(yīng)器中的培養(yǎng)無需曝氣，待其溶解氧低于0.5mg/L，更換新的M0培養(yǎng)基，如此重復(fù)若干個(gè)周期至pH穩(wěn)定在3_4之間，再按每升反應(yīng)液20_30g的量添加海綿鐵作誘導(dǎo)介質(zhì)培養(yǎng)解鈍化菌群，由此進(jìn)入第二階段；
[0012]b、第二階段采用連續(xù)流培養(yǎng)，連續(xù)加入Ml培養(yǎng)基，水力停留時(shí)間為2天，然后按每升反應(yīng)液加入20?30g海綿鐵的量更換海綿鐵，待pH穩(wěn)定至4-4.5后，縮短水力停留時(shí)間到1天，全過程培養(yǎng)無需曝氣，并需要密封培養(yǎng)，經(jīng)培養(yǎng)后獲得反應(yīng)器菌液，再收集菌體，得到解鈍化復(fù)合微生物群；
[0013]將解鈍化復(fù)合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中；
[0014]所述的M0培養(yǎng)基為:每升含有葡萄糖3_5g、NH4Cl 0.3-0.5g，海綿鐵10_20g，余量為水；
[0015]所述的Ml 培養(yǎng)基為:每升含有葡萄糖 3-5g、NH4C1 0.3-0.5g、KH2P040.7g、Na2HP04
2.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g、FeCl3.6H20 0.2mg、NaMo04 0.2mg、MnCl2.4H20 0.2mg、CuCl2.2H20 0.2mg、ZnS040.2mg、H3B030.3mg 和 CoCl2.6H20 0.4mg，余量為水。
[0016]所述的將解鈍化復(fù)合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中優(yōu)選是將解鈍化復(fù)合微生物群按照質(zhì)量比1:3的比例與M2培養(yǎng)基混合后加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中，或者將解鈍化復(fù)合微生物群凍干后干燥保存?zhèn)溆?，待使用時(shí)，將解鈍化復(fù)合微生物群解凍后接入M2培養(yǎng)基中活化，然后再在活化的解鈍化復(fù)合微生物群菌液中加入海綿鐵，使其濃度為30g/L，在培養(yǎng)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行使用前活化，培養(yǎng)24h后應(yīng)保持pH低于
4.5，水體呈現(xiàn)明顯渾濁或測定蛋白質(zhì)從Omg/L增長至10mg/L以上，再按照質(zhì)量比1:3比例與M2培養(yǎng)基混合后，加入海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中使用；
[0017]所述的M2培養(yǎng)基為:每升含有葡萄糖2-5g、NH4C1 0.5-0.8g、ΚΗ2Ρ040.7g、Na2HP042.0g、MgS04.7H20 0.lg、NaCl 0.2g、CaS040.05g，海綿鐵 20_30g。
[0018]所述的取城市污水廠污泥，經(jīng)隔除和去除雜質(zhì)后，經(jīng)沉淀、曝氣，去除上污泥清液，如此循環(huán)若干次后優(yōu)選為:取城市污水廠污泥，水泥混合液中揮發(fā)性有機(jī)固體濃度為
1.5?2mg/L，經(jīng)過隔除和去除雜質(zhì)后，沉淀25?30min、曝氣30min、去上污泥清液，如此循環(huán)2?3次。
[0019]所述的續(xù)批培養(yǎng)中的如此重復(fù)若干個(gè)周期至pH穩(wěn)定在3-4之間，其重復(fù)周期為
4-5個(gè)周期。
[0020]所述的連續(xù)流培養(yǎng)中的經(jīng)培養(yǎng)后獲得反應(yīng)器菌液，是培養(yǎng)3-5周后獲得反應(yīng)器菌液。
[0021]所述的留下的底泥加入到M0培養(yǎng)基中得到混合液A優(yōu)選是將留下的底泥加入到M0培養(yǎng)基，先經(jīng)培養(yǎng)1?3周后，然后繼續(xù)添加M0培養(yǎng)基，使得留下的底泥:總的M0培養(yǎng)基質(zhì)量比1:2?5得到混合液A，將混合液A放入活化反應(yīng)器進(jìn)行培養(yǎng)。
[0022]本發(fā)明首先從城市污泥中富集到解鈍化復(fù)合微生物群，然后將解鈍化復(fù)合微生物群加入到海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)中，使解鈍化復(fù)合微生物群與海綿鐵結(jié)合強(qiáng)化處理染料廢水，一方面能改善海綿鐵鈍化的情況，另一方面微生物在降解廢水的過程中能創(chuàng)造一個(gè)微酸性的環(huán)境，有利于將海綿鐵表面的鈍化產(chǎn)物去除，恢復(fù)其還原能力，并且由于Fe2+和H2的不斷產(chǎn)生，為微生物降解有機(jī)污染物提供更多的電子供體，促成污染物的生物降解。本發(fā)明的海綿鐵腐蝕與微生物作用之間相互影響、相互促進(jìn)。因而通過生物與化學(xué)的共同作用，提高了脫色系統(tǒng)處理污染物的能力。利用微生物的厭氧鐵呼吸與產(chǎn)酸過程將結(jié)塊的鐵進(jìn)行還原的方法，能減少能量消耗與不產(chǎn)生二次污染，有效的解決了海綿鐵偶氮染料廢水處理系統(tǒng)的鐵介質(zhì)鈍化問題。
【附圖說明】<